Exploiting satellite-based rainfall for weather index insurance: the challenges of spatial and temporal aggregation

Lack of access to insurance exacerbates the impact of climate variability on smallholder famers in Africa. Unlike traditional insurance, which compensates proven agricultural losses, weather index insurance (WII) pays out in the event that a weather index is breached. In principle, WII could be provided to farmers throughout Africa. There are two data-related hurdles to this. First, most farmers do not live close enough to a rain gauge with sufficiently long record of observations. Second, mismatches between weather indices and yield may expose farmers to uncompensated losses, and insurers to unfair payouts – a phenomenon known as basis risk. In essence, basis risk results from complexities in the progression from meteorological drought (rainfall deficit) to agricultural drought (low soil moisture). In this study, we use a land-surface model to describe the transition from meteorological to agricultural drought. We demonstrate that spatial and temporal aggregation of rainfall results in a clearer link with soil moisture, and hence a reduction in basis risk. We then use an advanced statistical method to show how optimal aggregation of satellite-based rainfall estimates can reduce basis risk, enabling remotely sensed data to be utilized robustly for WII.

Large contribution of supercooled liquid clouds to the solar radiation budget of the Southern Ocean

The Southern Ocean is a critical region for global climate, yet large cloud and solar radiation biases over the Southern Ocean are a long-standing problem in climate models and are poorly understood, leading to biases in simulated sea surface temperatures. This study shows that supercooled liquid clouds are central to understanding and simulating the Southern Ocean environment. A combination of satellite observational data and detailed radiative transfer calculations is used to quantify the impact of cloud phase and cloud vertical structure on the reflected solar radiation in the Southern Hemisphere summer. It is found that clouds with supercooled liquid tops dominate the population of liquid clouds. The observations show that clouds with supercooled liquid tops contribute between 27% and 38% to the total reflected solar radiation between 40° and 70°S, and climate models are found to poorly simulate these clouds. The results quantify the importance of supercooled liquid clouds in the Southern Ocean environment and highlight the need to improve understanding of the physical processes that control these clouds in order to improve their simulation in numerical models. This is not only important for improving the simulation of present-day climate and climate variability, but also relevant for increasing confidence in climate feedback processes and future climate projections.

Impacto dos fatores climáticos nas vendas do varejo no Brasil. Uma abordagem com dados de painel com efeito fixo.

Os impactos das variações climáticas tem sido um tema amplamente pesquisado na macroeconomia mundial e também em setores como agricultura, energia e seguros. Já para o setor de varejo, uma busca nos principais periódicos brasileiros não retornou nenhum estudo específico. Em economias mais desenvolvidas produtos de seguros atrelados ao clima são amplamente negociados e através deste trabalho visamos também avaliar a possibilidade de desenvolvimento deste mercado no Brasil. O presente trabalho buscou avaliar os impactos das variações climáticas nas vendas do varejo durante período de aproximadamente 18 meses (564 dias) para 253 cidades brasileiras. As informações de variações climáticas (precipitação, temperatura, velocidade do vento, umidade relativa, insolação e pressão atmosférica) foram obtidas através do INMET (Instituto Nacional de Meteorologia) e cruzadas com as informações transacionais de até 206 mil clientes ativos de uma amostra não balanceada, oriundos de uma instituição financeira do ramo de cartões de crédito. Ambas as bases possuem periodicidade diária. A metodologia utilizada para o modelo econométrico foram os dados de painel com efeito fixo para avaliação de dados longitudinais através dos softwares de estatística / econometria EViews (software proprietário da IHS) e R (software livre). A hipótese nula testada foi de que o clima influencia nas decisões de compra dos clientes no curto prazo, hipótese esta provada pelas análises realizadas. Assumindo que o comportamento do consumidor do varejo não muda devido à seleção do meio de pagamento, ao chover as vendas do varejo em moeda local são impactadas negativamente. A explicação está na redução da quantidade total de transações e não o valor médio das transações. Ao excluir da base as cidades de São Paulo e Rio de Janeiro não houve alteração na significância e relevância dos resultados. Por outro lado, a chuva possui efeito de substituição entre as vendas online e offline. Quando analisado setores econômicos para observar se há comportamento diferenciado entre consumo e compras não observou-se alteração nos resultados. Ao incluirmos variáveis demográficas, concluímos que as mulheres e pessoas com maior faixa de idade apresentam maior histórico de compras. Ao avaliar o impacto da chuva em um determinado dia e seu impacto nos próximos 6 à 29 dias observamos que é significante para a quantidade de transações porém o impacto no volume de vendas não foi significante.

Estudo estatístico sobre eventos de precipitação intensa no nordeste do Brasil

The Northeast of Brazil (NEB) shows high climate variability, ranging from semiarid regions to a rainy regions. According to the latest report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, the NEB is highly susceptible to climate change, and also heavy rainfall events (HRE). However, few climatology studies about these episodes were performed, thus the objective main research is to compute the climatology and trend of the episodes number and the daily rainfall rate associated with HRE in the NEB and its climatologically homogeneous sub regions; relate them to the weak rainfall events and normal rainfall events. The daily rainfall data of the hydrometeorological network managed by the Agência Nacional de Águas, from 1972 to 2002. For selection of rainfall events used the technique of quantiles and the trend was identified using the Mann-Kendall test. The sub regions were obtained by cluster analysis, using as similarity measure the Euclidean distance and Ward agglomerative hierarchical method. The results show that the seasonality of the NEB is being intensified, i.e., the dry season is becoming drier and wet season getting wet. The El Niño and La Niña influence more on the amount of events regarding the intensity, but the sub-regions this influence is less noticeable. Using daily data reanalysis ERAInterim fields of anomalies of the composites of meteorological variables were calculated for the coast of the NEB, to characterize the synoptic environment. The Upper-level cyclonic vortex and the South atlantic convergene zone were identified as the main weather systems responsible for training of EPI on the coastland

Asymptotic approach for the nonlinear equatorial long wave interactions

In the present work we use an asymptotic approach to obtain the long wave equations. The shallow water equation is put as a function of an external parameter that is a measure of both the spatial scales anisotropy and the fast to slow time ratio. The values given to the external parameters are consistent with those computed using typical values of the perturbations in tropical dynamics. Asymptotically, the model converge toward the long wave model. Thus, it is possible to go toward the long wave approximation through intermediate realizable states. With this approach, the resonant nonlinear wave interactions are studied. To simplify, the reduced dynamics of a single resonant triad is used for some selected equatorial trios. It was verified by both theoretical and numerical results that the nonlinear energy exchange period increases smoothly as we move toward the long wave approach. The magnitude of the energy exchanges is also modified, but in this case depends on the particular triad used and also on the initial energy partition among the triad components. Some implications of the results for the tropical dynamics are disccussed. In particular, we discuss the implications of the results for El Nĩo and the Madden-Julian in connection with other scales of time and spatial variability. © Published under licence by IOP Publishing Ltd.

Análise de impactos associados à precipitação na cidade de São Carlos/SP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Incidência de malária no Estado do Pará e suas relações com a variabilidade climática regional

O objetivo deste trabalho consiste em realizar um estudo diagnóstico sobre a incidência de malária em quatro diferentes regiões do Pará (Anajás, Itaituba, Santana do Araguaia e Viseu) na Amazônia oriental, buscando suas relações com a variabilidade climática regional, com o crescimento populacional e taxas de desmatamento. Utilizou-se uma série de 35 anos de dados anuais (1970-2005) e 14 anos de dados mensais (1992-2005). Aplicou-se a técnica dos percentis para se estabelecer cinco categorias ou classes da taxa de incidência da malária e precipitação para cada município. Os resultados das análises com os dados anuais mostraram que os municípios apresentam fatores diferenciados que contribuem para o perfil da endemia. O crescimento da população tem relação direta com o aumento da incidência de malária em Anajás, Itaituba e Santana do Araguaia. Em Anajás, o fator precipitação não é determinante na ocorrência da parasitose. Em Santana do Araguaia e Viseu os maiores índices de incidência de malária ocorreram em anos de déficit hídrico. Para Viseu o padrão normal de precipitação também categorizou altas incidências de malária. Em relação ao desmatamento, de 1988 até 1995, as curvas de incidência de malária acompanham as taxas de desmatamento. A partir de 1995, evidenciaram-se anos consecutivos com altos índices de incidência logo após os anos de altas taxas de desmatamento, como registrado em 1995, 2000 e 2004. Análises de composições observacionais montadas com base na seleção objetiva dos índices de ocorrência da malária categorizados pelos percentis, permitiram definir a caracterização anual da variabilidade climática regional em cada um dos quatro municípios. Em geral, anos com altos índices de malaria relacionam-se com a presença de El Niño no Pacífico e Atlântico norte mais quente do que o normal, enquanto que anos com baixos índices de malária associa-se com a ocorrência de La Niña sobre o Pacífico e nenhum sinal significativo no Oceano Atlântico. Os resultados das análises com os dados mensais, usando a técnica de composições de canários montados com base nos eventos climáticos observados nos Oceanos Pacífico e Atlântico, possibilitaram a investigação da resposta destes mecanismos na evolução mensal da incidência de malária no Pará. A composição dos eventos El Niño demonstrou a ocorrência de impactos "negativos" (aumento significativo e sistemático dos casos de malária) ocorrendo numa seqüência de meses nas regiões de Itaituba e Santana do Araguaia. Para as regiões de Anajás e Viseu, o cenário de El Niño associa-se com impactos "positivos" (incidência de malária nas categorias média e baixa). Para o cenário La Niña , a resposta ocorreu de forma mais generalizada ao longo do Pará, com o predomínio de alta incidência de malária nos quatro municípios e se processando persistentemente durante os meses consecutivos de dezembro a maio. Nas composições para os eventos de dipolo positivo no Atlântico intertropical, o comportamento dos índices de malária no Pará ocorreu de forma diferenciada intra-regionalmente, com Anajás e Itaituba apresentando o predomínio de aumento nos casos da doença, enquanto que em Santana do Araguaia e Viseu verificaram-se vários meses com índices médios e abaixo do normal. Com exceção de Itaituba, as composições para os eventos de dipolo negativo sobre o Atlântico intertropical, mostraram um sinal dominante na incidência de malária nas categorias média e baixa, evoluindo em praticamente todos os meses de novembro a maio.

Variabilidade quantitativa de população microbiana associada às condições microclimáticas observadas em solo de floresta tropical úmida

Este estudo é uma proposta de contribuição científica ao entendimento das inter-relações entre densidade de populações de microorganismos de solo, associadas à variabilidade microclimática sazonal em floresta tropical úmida, considerando também estudo de caso de evento extremo. Alguns organismos vivos, especialmente microorganismos de solo, são muito sensíveis às pequenas variações microclimáticas (luminosidade, temperatura, umidade do solo, vento, calor sensível, calor latente, etc. Seguramente estes fatores condicionantes são importantes para o entendimento da distribuição espacial destes seres vivos em ecossistemas naturais, habitados por uma enorme variedade de microorganismos (fungos e bactérias). Estes foram estudados quanto sua distribuição e densidade, utilizando a técnica "Pour Plate" de contagem em placas de "Petri" seguindo a metodologia utilizada por De-Polli e Guerra, descrita por Clark. O estudo foi realizado em duas áreas experimentais, PPBio (área de floresta densa natural) e ESECAFLOR (área de um hectare coberta para simulação de seca prolongada) em Caxiuanã-PA, com medidas contínuas de variáveis microclimáticas térmicas, úmidas e precipitações, além da avaliação de padrões de distribuição espacial e temporal da abundância e riqueza das espécies, para estabelecer um sistema de monitoramento de fungos e bactérias de solo associado à variabilidade climática na floresta nacional de Caxiuanã. As áreas experimentais são predominantemente de Yellow Latossolo. As análises microbiológicas mostraram que fungos desenvolveram-se melhor em época seca e bactérias na época chuvosa. Suas populações diminuem com a profundidade, exceto em ambiente alterado. As correlações de variações sazonais entre populações de fungos e bactérias e as variáveis temperatura e umidade do solo, se estabeleceram satisfatoriamente para qualquer época do ano em ambos os sítios estudados.

Diagnóstico de risco ambiental em áreas de vulnerabilidade da cidade de Marília (SP)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise sazonal e espacial da precipitação pluvial na bacia hidrográfica do rio Ivaí, Paraná

Climate variability and therefore the rainfall is often cited today, in times to speak of "global change", "global warming", "anthropogenic disasters," among other terms related to climate issues, which may cause floods and disasters that affect entire regions. In this sense, the seasonal rainfall and its extremes in the basin of Ivaí river, which has a drainage area of approximately 36 000 km2, covering a length of 680 km, located in the State of Paraná between coordinates 22 º 54'S 25 ° 44'S and 55 44'W to 52 º 42'W, were analyzed. Influence of rainfall for the man occupation is undeniably important, not less important is the role that this issue poses to the climate abiotic and biotic environment, because the dynamic relations between the fauna and flora is directly related to the availability of water in system (in this case, rain). The methodological procedures used during the research focused on statistical analysis of rainfall series daily, monthly and yearly, provided by the Superintendence of Water Resources Development and Environmental Protection Agency - SUDERHSA, an agency linked to the government of Parana. The analysis period chosen was from 1975 to 2005, with 38 stations for data collection, distributed evenly across the search area. The standard rainfall in the basin is explained mainly by convective processes in the summer (wet season) and front system causing more homogeneous rainfall over the basin (dry season). What is well marked is the occurrence of maximum rainfall in the years 1983 and 1997 (El Niño) and minimal in the years 1977, 1985 and 1988 (La Niña). Finally, although the study area have undergone a significant change in your landscape for over thirty years, this study indicates no significant interference in rainfall.

Evolução morfológica do Rio do Peixe: estudo de uma avulsão na planície aluvial, a partir de uma análise regional integrada - Oeste Paulista (SP)

Pós-graduação em Geografia - FCT

Vulnerabilidade às inundações em Teresina, Piauí

Pós-graduação em Geografia - IGCE

Evolução morfológica do Rio do Peixe: estudo de uma avulsão na planície aluvial, a partir de uma análise regional integrada - Oeste Paulista (SP)

Pós-graduação em Geografia - FCT

Vulnerabilidade às inundações em Teresina, Piauí

Pós-graduação em Geografia - IGCE

Impacts of interruption of the Agulhas leakage on the tropical Atlantic in coupled ocean-atmosphere simulations

In this paper we use a coupled ocean-atmosphere model to investigate the impact of the interruption of Agulhas leakage of Indian ocean water on the tropical Atlantic, a region where strong coupled ocean-atmosphere interactions occur. The effect of a shut down of leakage of Indian ocean water is isolated from the effect of a collapse of the MOC. In our experiments, the ocean model is forced with boundary conditions in the southeastern corner of the domain that correspond to no interocean exchange of Indian ocean water into the Atlantic. The southern boundary condition is taken from the Levitus data and ensures an MOC in the Atlantic. Within this configuration, instead of warm and salty Indian ocean water temperature (cold) and salinity (fresh) anomalies of southern ocean origin propagate into the South Atlantic and eventually reach the equatorial region, mainly in the thermocline. This set up mimics the closure of the ""warm water path"" in favor of the ""cold water path"". As part of the atmospheric response, there is a northward shift of the intertropical convergence zone (ITCZ). The changes in trade winds lead to reduced Ekman pumping in the equatorial region. This leads to a freshening and warming of the surface waters along the equator. Especially in the Cold Tongue region, the cold and fresh subsurface anomalies do not reach the surface due to the reduced upwelling. The anomaly signals are transported by the equatorial undercurrent and spread away from the equator within the thermocline. Part of the anomaly eventually reaches the Tropical North Atlantic, where it affects the Guinea Dome. Surprisingly, the main effect at the surface is small on the equator and relatively large at the Guinea Dome. In the atmosphere, the northward shift of the ITCZ is associated with a band of negative precipitation anomalies and higher salinities over the Tropical South Atlantic. An important implication of these results is that the modified water characteristics due to a shut down of the Agulhas leakage remain largely unaffected when crossing the equatorial Atlantic and therefore can affect the deepwater formation in the North Atlantic. This supports the hypothesis that the Agulhas leakage is an important source region for climate change and decadal variability of the Atlantic.